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新型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜的性质以及应用研究

新型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜的性质以及应用研究
新型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜的性质以及应用研究

新型半导体光催化剂——纳米氧化亚铜的性质以及应用研究

作者:黄祖斌

摘要:综述了纳米氧化亚铜作为半导体光催化材料的性质和在污染降解方面的应用。全文分三部分,首先对半导体光催化材料的应用现状进行了阐述;然后简要对纳米氧化亚铜作为半导体光催化材料的结构和电磁性能进行分析,详细描述了半导体光催化的光催化机理;最后,指出了该材料目前研究的前沿状况同时也指出了其目前的研究困境和需要进一步改善的方面。

关键词:纳米氧化亚铜;光催化,电子—空穴对;光量子产率及光能利用率

1.引言

近几十年来,随着现代化工工业的飞速发展,工业废气、废水、农业农药和生活垃圾等污染物的骤增,使人类赖以生存的环境——空气和水源受到日益严重的污染。这些污染物可归为3类:(1)有机污染物(R);(2)元机污染物;(3)有害金属离子(M )和有害氮氧化合物(NO

x

)。不容置疑,空气和水的净化、解毒已成为人们必须十分重视的环境保护研究课题。传统的污染处理措施.如空气分离(air-stripping)、碳吸附(carbon—absorption)等,只是对有机、元机污染物的一种转移、转化、稀释处理,没从根本上把它们分解成无毒物质,有时还造成二次污染;而采用氧化和臭氧处理的方法,因为可能会对环境带来其它副作用,具有风险性而被弃用在环境保护应用方面。近20多年来.光催化技术作为一种行之有效的方法对环境污染物具有很好的处理效果,因而成为研究的热点问题。其中半导体异相光催化因其能够完全催化降解污染空气和废水中的各种有机物和无机物而成为最引人注目的新技术,该技术能将许多有机污染物可以完全降

解成为C02、H

20、C1-、P0

4

3-等无机物,从而使体系的总有机物含量(TOC)大大降

低;许多无机污染物如CN-、NO

x 、NH

3

、H

2

S等也同样能通过光催化反应而被降解。

半导体光催化是指半导体催化剂在可见光或紫外光作用下产生电子——空穴对,吸附在半导体表面的02、H

2

0及污染物分子接受光生电子或空穴,从而发生一系列的氧化还原反应,使有毒的污染物得以降解为无毒或毒性较小的物质的一种光化学方法:此法可在常温下进行,可利用太阳光,具有催化剂来源广、价廉、无毒、稳定、可回收利用、无二次污染等优点。目前降解有机污染物的光催

化剂多为N 型半导体材料.如TiO

2、ZnO 、CdS、WO、SnO

2

、Fe

2

3

等。但在众多

半导体光催化剂中,二氧化钛、纳米氧化亚铜因其氧化能力强、催化活性高、稳定性好等优势一直处于光催化研究的核心地位。本文就纳米氧化亚铜作为优质半导体催化材料进行阐述。

2纳米氧化亚铜结构

Cu

2

O的晶格结构是带有共价性低配位的所谓红铜矿(氧化亚铜)型结构,如图1

所示。这种结构非常特殊,存在着两种图1(a)那样的Cu-O-Cu骨架结构,它们

如图1(b)那样互相贯穿组合而成。氧化亚铜晶体属等轴晶系,点群为432,空间群为Pn3m。在此晶体单位晶胞中,氧离子02-位于晶胞的顶角和中心,亚铜离子Cu+则位于4个相互错开的1/8晶胞立方体的中心,每个铜离子与两个氧离子联结,作直线排列,配位数为2,晶胞的边长为4.27A(图1(a)中虚线不是Cu2O 结构中真实单位晶胞的大小(真实单放晶胞是它的1/8)),Cu-O=1.84A,

Cu-Cu=3.01A。0-0=3.69A。

Cu

2

0是有金属缺位的典型P型半导体,因此其光催化作用可以利用这个性质来解

释。Cu

2

0的光催化活性与M.0键的性质相比,更多地依赖于半导体因素。研究

表明,Cu

20是极好的光氧化阴极,当通入氧气后,Cu

2

0的光阴极电流将大大增加,

因此,Cu

2

0在光激发下很容易把光激发电子交给吸附的氧,形成OH·,这样就阻止了电子与空穴的复合,使光催化氧化处理污水的效率大大增加,这正是向反应体系通氧气能提高光催化降解率的原因。

3纳米氧化亚铜的光催化机理

光催化作用是通过固体半导体的光激发电子,提高化学反应速率。半导体的能带是不叠加的,各能带分开,被价电子占有的能带称价带,它的最高能级即价带缘,其相邻的那条较高能带处于激发态,称为导带,导带最低能级即为导带缘。价带缘与导带缘之间有一能量宽度为Eg(一般为3eV以下)的禁带。当照在半导体上的光电子能量大于禁带宽度,光激发电子从价带跃迁到导带产生电子(e-和

空穴h+,空穴具有强氧化性,电子具有强还原性,形成氧化还原体系。当光致电子一空穴对在离半导体表面足够近时,载流子向表面移动到达表面,活泼的电子、空穴都有能力还原和氧化吸附在表面上的物质。当半导体表面吸附杂质电荷时,表面附近的能带弯曲,相当于费米能级(Ef)移动,从而影响半导体催化剂的催化性性能,见图2,同时,存在电子和空穴的复合,因此,只有抑制电子与空穴

的复合,才有可能使光化学反应发生。通过俘获剂可以抑制复合,光致电子的俘获剂是溶解氧,光致空穴的俘获剂是H

2

0,最终产生·OH 。氖同位素实验ESR 研究证明·OH是具有高度化学活性的游离基,它无论在吸附相还是在溶液相都能引起物质的氧化反应,是光催化中主要的氧化剂。电子和空穴的复合在瞬间即可完成,所以作为俘获剂,最好在活化光子到来之前与催化剂表面预结合。

图2

总体的过程用反应方程式表示如下:

半导体 + hve- + h+;

OH- +h+ ·OH;

H

2

O + h+ ·OH + H+;

有机污染物 + ·OH(或·O

2-) CO

2

+ H

2

O + 无机小分子

4存在的问题与展望

目前Cu

2

O用于光催化降解环境污染物方面的研究虽处于起步阶段,但其重要性

已逐渐显现,Cu

2

O在可见光下的催化性能成为国际国内研究的重点,许多专家认

为Cu

2

O在光催化降解有机污染物方面有很好的应用前景,有望成为继二氧化钛之后的新一代的半导体光催化剂。

目前,虽然已经合成出各种不同形貌的纳米氧化亚铜,但是在性能的推广应用方面却遭到了瓶颈,同时由于受到工艺条件的限制,有的方法很难用于工业化生产。因此,要得到形貌可控的纳米氧化亚铜粒子并且开发纳米氧化亚铜的潜在应用,必须进一步寻找更好的制备方法以及工艺条件,并最终实现工业化生产。

另一方面,纳米氧化亚铜利用光催化来降解污染物,但是它的光量子产率及光能利用率(特别是可见光利用率)不高,所以需要提高光量子产率及光能利用率,关键在于提高光催化反应的活性和选择性。

5.结语

半导体光催化机理的研究得到较完备的解释。作为优质的半导体光催化材料——纳米氧化亚铜的研究取得了巨大进步,但也还存在大量的问题和挑战。对纳米氧化亚铜的的研究一方面对光催化领域有重要的意义,对目前人们尚未解决的一些物理问题如可见光下的半导体光催化有较大的借鉴作用,必将推动这些方面认识的进步;另一方面纳米氧化亚铜在光催化自清洁领域有巨大的应用前景,对纳米氧化亚铜的研究也必将进一步推动实用化的纳米光催化自清洁材料的进一步发展,为实现纳米光催化产业化提供重要的技术保障。

纳米光催化剂研究现状与展望

年月纳米光催化剂研究现状与展望 马成乡 太原学院山西太原030032 摘要:随着水污染环境问题的日益严重,纳米光催化剂的研究也逐渐的开展起来。本文在分析影响纳米光催化剂性能因素的基础上,探讨了纳米光催化剂的研究现状,并对该材料的发展进行了相关探讨。 关键词:纳米光催化剂;影响因素;研究现状 随着我们国家经济的不断发展,生态环境的污染呈现出不断恶化的趋势,各种环境污染事件开始被社会媒体广泛的暴露出来。在种类比较多的环境污染物中,有机物的比例占到了50%以上。其中天然有机物对环境水体的污染比较小,大多数人工有机物对水体环境的污染程度较大。光催化技术与其他治理环境污染的技术相比,并不需要进行二次净化处理,而且这种纳米光催化剂可以循环使用。 一、影响纳米光催化剂的因素研究 影响纳米光催化剂的性能的因素主要体现在以下几个方面:1.催化剂的晶体结构:通常用作光催化剂的TiO 2具有两种晶体结构,分别为锐钦矿型和金红石型。有的研究结构表明,如果在锐钦矿型的晶体上进行金红石型晶体的生产,能够有效的促进锐钦矿型晶体多污染物的吸收。2.纳米催化剂粒径的影响:催化剂粒径的大小对其催化性能具有着比较重要的影响。很多研究结果表明,随着催化剂粒径的降低,光谱能够响应的范围也就越来越广。尤其当光催化剂离子达到纳米级别时,将会具有更高的氧化还原能力。但是随着纳米粒径的进一步减小,光的载流子在表面符合的概率会进一步增加,也就意味着光催化剂性能的下降。3.比表面积的影响:在反应物质比较充足的情况下,表面积越大,催化剂的活性也就越高;另外催化剂表面的活性中心是并不稳定的。 在反应体系与催化剂的反应条件方面主要影响因素表现在以下几个方面:1.反应的温度:一般来说温度对于光子的表面迁移和吸附以及解吸并不会产生比较明显的影响,所以在某种程度上问对对光催化反应的影响比较小。光催化剂在光的作用下进行各类有机物的催化反应过程时,反应速率与温度比较符合阿伦尼乌斯方程的描述。2.溶液PH 值得影响:溶液的PH 值对半导体的能带分布和表面的性质具有较高的影响。徐成杰等人在研究TiO2在降解有机物的过程中发现,当溶液的PH 值为7时,其降解的效率达到最低。3.光强度的影响:当环境中光的强度较低时,降解速率与光照强度程线性关系;中等光照强度,两者呈现平方根线性关系;当进一步增加光照强度时,催化速率的增加并不明显。 二、纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究 当前纳米的光催化性能研究主要集中在TiO 2的光催化剂掺杂改性研究。在很多学者的研究之中,为了进一步减少自由电子与空穴相互复合的概率,可以在二氧化钛中掺杂少量的稀土离子。非金属离子的掺杂可以使得辐射光谱的范围进一步增强,进而可以提高可见光的利用效率。最近十年以来,双组份甚至是多组分掺杂已经成为纳米光催化剂TiO 2改性研究的热点。美国华盛顿大学的S AKATania 等学者采用溶胶凝胶法制备了La-N-TiO 2光催化剂,ES R 实验研究表明,这种经过掺杂改性的催化剂在500-678nm 光源的照耀下,对于乙醛的降解具有优异的效果。 最近几年以来半导体复合光催化剂的研究引起了学者的广泛注意。从本质上来说,半导体复合就是指一种物质粒子对另外一种物质粒子的修饰。目前的研究结果表明复合半导体比单一半导体具有更好的光催化效果。Tang 等人制备了CaIn 2O 4复合半导体,在亚甲基蓝120min 的脱色实验内,其脱色率可以达到96%。T ony 等人研制除了Fe 2O 3-S nO 2、CuO-SnO 2等类型的复合纳米半导体光催化剂。 三、展望 纳米光催化剂对当前环境问题的解决提供了比较合理的方案,但是目前环境中的光催化剂研究还停留在实验室阶段,并没有得到广泛的应用。目前影响纳米光催化性能的因素主要包括了催化剂的晶体结构、比表面积、反应温度、PH 值等因素;其次对纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究现状进行了一定的分析,指出在以后的污水处理方面,应该设计比较简单的工艺组合反应来处理废水中的污染物,使得纳米光催化剂能够真正的从实验室走向社会。 参考文献: [1]GuoX.,Yang J.,Deng Y.et.al Hydrothermal synthesis and photoluminescence of hierarchic al lead tungstate superstructures re f f ects of reaction temperature and surf actanats[J].European Journalof Inorganic Chemistry,2013,2010(11):1736-1742. [2]SeguraPA,Frane oisM,Ga gnonC,etal.Reviewof theoeeurreneeo f anti-inf eetivesin contaminatedwastew atersandnatUr alanddrinkingw a ters[J].EnvironHealthpersP,2012,117(5):675-684. 管理创新 2014129

半导体纳米材料的光学性能及研究进展

?综合评述? 半导体纳米材料的光学性能及研究进展Ξ 关柏鸥 张桂兰 汤国庆 (南开大学现代光学研究所,天津300071) 韩关云 (天津大学电子工程系,300072) 摘要 本文综述了近年来半导体纳米材料光学性能方面的研究进展情况,着重介绍了半导体纳米材料的光吸收、光致发光和三阶非线性光学特性。 关键词 半导体纳米材料;光学性能 The Optica l Properties and Progress of Nanosize Sem iconductor M a ter i a ls Guan B ai ou Zhang Gu ilan T ang Guoqing H an Guanyun (Institute of M odern Op tics,N ankaiU niversity,T ianjin300071) Abstract T he study of nano size sem iconducto r particles has advanced a new step in the understanding of m atter.T h is paper summ arizes the p rogress of recent study on op tical p roperties of nano size sem icon2 ducto r m aterials,especially emphasizes on the op tical2abso rp ti on,pho to lum inescence,nonlinear op tical p roperties of nano size sem iconducto r m aterials. Key words nano size sem iconducto r m aterials;op tical p roperties 1 引言 随着大规模集成的微电子和光电子技术的发展,功能元器件越来越微细,人们有必要考察物质的维度下降会带来什么新的现象,这些新的现象能提供哪些新的应用。八十年代起,低维材料已成为倍受人们重视的研究领域。 低维材料一般分为以下三种:(1)二维材料,包括薄膜、量子阱和超晶格等,在某一维度上的尺寸为纳米量级;(2)一维材料,或称量子线,线的粗细为纳米量级;(3)零维材料,或称量子点,是尺寸为纳米量级的超细微粒,又称纳米微粒。随着维数的减小,半导体材料的电子能态发生变化,其光、电、声、磁等方面性能与常规体材料相比有着显著不同。低维材料开辟了材料科学研究的新领域。本文仅就半导体纳米微粒和由纳米微粒构成的纳米固体的光学性能及其研究进展情况做概括介绍。2 半导体纳米微粒中电子的能量状态 当半导体材料从体块减小到一定临界尺寸以后,其载流子(电子、空穴)的运动将受限,导致动能的增加,原来连续的能带结构变成准分立的类分子能级,并且由于动能的增加使得能隙增大,光吸收带边向短波方向移动(即吸收蓝移),尺寸越小,移动越大。 关于半导体纳米微粒中电子能态的理论工作最早是由AL.L.Efro s和A.L.Efro s开展的[1]。他们采用有效质量近似方法(E M A),根据微粒尺寸R与体材料激子玻尔半径a B之比分为弱受限(Rμa B,a B=a e+ a h,a e,a h分别为电子和空穴的玻尔半径)、中等受限(a h

TiO2半导体纳米材料

材料学《第二课堂》课程论文题目:TiO2半导体纳米材料姓名: 学号:

目录 1. 课程设计的目的 (1) 2. 课程设计题目描述和要求 (1) 3. 课程设计报告内容 (1) 3.1 TiO2半导体纳米材料的特性 (1) 3.2 TiO2半导体纳米材料的制备方法 (3) 3.3 TiO2半导体纳米材料的表征手段 (3) 3.4 TiO2半导体纳米材料的发展现状与趋势 (4) 4. 结论 (5)

1.课程设计的目的 本课程论文的主要目的是论述TiO2半导体纳米材料,通过简要概述TiO2半导体纳米材料的特性、制备方法、表征手段及发展现状与趋势等相关方面的内容。通过这次课设,了解TiO2半导体纳米材料,巩固课堂上所学的有关纳米材料的有关知识,提高自己应用所学知识和技能解决实际问题的能力。 2.课程设计的题目描述及要求 课程设计的题目:TiO2半导体纳米材料 TiO2半导体纳米材料由于它具有不同于体材料的光学非线性和发光性质,在未来光开关、光存储、光快速转换和超高速处理等方面具有巨大的应用前景。本文就TiO2半导体纳米材料的主要制备方法与表征手段做一全面总结。 3.课程设计报告内容 3.1 TiO2半导体纳米材料的特性 1、光学特性 TiO2半导体纳米粒子(1~ 100 nm ) [2]由于存在着显著的量子尺寸效应, 因此它们的光物理和光化学性质迅速成为目前最活跃的研究领域之一, 其中TiO2半导体纳米粒子所具有的超快速的光学非线性响应及(室温) 光致发光等特性倍受世人瞩目。通常当半导体粒子尺寸与其激子玻尔半径相近时, 随着粒子尺寸的减小, 半导体粒子的有效带隙增加, 其相应的吸收光谱和荧光光谱发生蓝移, 从而在能带中形成一系列分立的能级[1]。 2、光电催化特性 1)TiO2半导体纳米粒子优异的光电催化活性 近年来, 对纳米TiO2半导体粒子研究表明: 纳米粒子的光催化活性均明显优于相应的体相材料。我们认为这主要由以下原因所致: ①TiO2半导体纳米粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立的能级, 能隙变宽, 导带电位变得更负, 而价带电位变得更正。[1]这意味着TiO2半导体纳米粒子获得了更强的还原及氧化能力, 从而催化活性随尺寸量子化程度的提高而提高[5]。 ②对于TiO2半导体纳米粒子而言, 其粒径通常小于空间电荷层的厚度, 在离开粒子中心L距离处的势垒高度可以表述为[1]: 公式(1) 这里LD是半导体的Debye 长度, 在此情况下, 空间电荷层的任何影响都可忽略, 光生载流子可通过简单的扩散从粒子内部迁移到粒子表面而与电子给体或受体发生还原或氧化反应。计算表明: 在粒径为1Lm 的T iO 2 粒子中, 电子从体内扩散到表面的时间约为100n s, 而在粒径为10 nm 的微粒中只有10 p s。因此粒

纳米材料的制备技术及其特点

纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法

纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中

半导体材料论文

论述半导体材料 一、半导体材料的分类; 半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料,其电导率在10(U-3)~10(U-9)Ω/cm范围内。 半导体材料可按化学组成来分,再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、化合物半导体、有机半导体、固溶体半导体和非晶态与液态半导体。元素半导体大约有十几种,处于ⅢA族—ⅦA族的金属元素与非金属元素交界处,如Ge,Si,Se,Te等;化合物半导体分为二元化合物半导体和多元化合物半导体;有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物、和高分子聚合物,一般指具有半导体性质的碳-碳双键有机化合物,电导率为10-10~102Ω·cm。固溶体半导体是由两个或多个晶格结构类似的元素化合物相融合而成,有二元系和三元系之分,如ⅣA-ⅣA组成的Ge-Si固溶体,ⅤA-ⅤA组成的Bi-Sb 固溶体。原子排列短程有序、长程无序的半导体成为非晶态半导体,主要有非晶硅、非晶锗等。 二、半导体材料的特性参数; 半导体材料的特性参数对半导体的应用甚为重要,因为不用的性质决定着不同的用途。下面介绍晶体管、光电器件和温差电器件对半导体材料特性的要求。

1.晶体管对半导体材料特性的要求:根据晶体管的工作原理,要求材料有较大的非平衡载流子寿命和载流子迁移率。用载流子迁移率大的材料制成的晶体管可以工作于更高的频率(有较好的频率响应)。晶体缺陷会影响晶体管的特性甚至使其失效。晶体管的工作温度高温限决定于禁带宽度的大小。禁带宽度越大,晶体管正常工作的高温限也越高。 2.光电器件对材料特性的要求:利用半导体的光电导(光照后增加的电导)性能的辐射探测器所适用的辐射频率范围与材料的禁带宽度有关。材料的非平衡载流子寿命越大,则探测器的灵敏度越高,而从光作用于探测器到产生响应所需的时间(即探测器的弛豫时间)也越长。因此,高的灵敏度和短的弛豫时间二者难于兼顾。对于太阳电池来说,为了得到高的转换效率,要求材料有大的非平衡载流子寿命和适中的禁带宽度(禁带宽度于1.1至1.6电子伏之间最合适)。晶体缺陷会使半导体发光二极管、半导体激光二极管的发光效率大为降低。 3.温差电器件对材料特性的要求:为提高温差电器件的转换效率首先要使器件两端的温差大。当低温处的温度(一般为环境温度)固定时,温差决定于高温处的温度,即温差电器件的工作温度。为了适应足够高的工作温度就要求材料的禁带宽度不能太小,其次材料要有大的温差电动势率、小的电阻率和小的热导率。 三、半导体材料的应用举例; 1.元素半导体材料:硅在当前的应用相当广泛,他不仅是半导体集成电路、半导体器件和硅太阳能电池的基础材料,而且用半导体制

半导体材料介绍论文

半导体材料介绍 摘要:本文主要介绍半导体材料的特征、分类、制备工艺以及半导体材料的一些参数。 半导体在我们的日常生活中应用很广泛,半导体材料的一些结构和参数决定了 它的特性。以二氧化钛为例,它就是一种半导体材料,其结构和性能决定了它 在降解有机污染物方面的应用,人们现在研究了有关它的性质,并将进一步研 究提高它的光催化效果。 关键词:半导体材料导电能力载流子电阻率电子空穴 正文: 半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料,其电导率在10(U-3)~10(U-9)欧姆/厘米范围内。 半导体材料可按化学组成来分,再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。 制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。 半导体材料虽然种类繁多但有一些固有的特性,称为半导体材料的特性参数。这些特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别,而且更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下特性上的量的差别。常用的半导体材料的特性参数有:禁带宽度、电阻率、载流子迁移率(载流子即半导体中参加导电的电子和空穴)、非平衡载流子寿命、位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用(如光或电场)下内部的载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类晶体缺陷。位错密度可以用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度。当然,对于非晶态半导体是没有这一反映晶格完整性的特性参数的。 半导体材料的特性参数对于材料应用甚为重要。因为不同的特性决定不同的用途。晶体管对材料特性的要求:根据晶体管的工作原理,要求材料有较大的非平衡载流子寿命和载流子迁移率。用载流子迁移率大的材料制成的晶体管可以工作于更高的频率(有较好的频率响应)。晶体缺陷会影响晶体管的特性甚至使其失效。晶体管的工作温度高温限决定于禁带宽度的大小。禁带

半导体纳米材料的制备方法

摘要:讨论了当前国内外主要的几种半导体纳米材料的制备工艺技术,包括物理法和化学法两大类下的几种,机械球磨法、磁控溅射法、静电纺丝法、溶胶凝胶法、微乳液法、模板法等,并分析了以上几种纳米材料制备技术的优缺点关键词:半导体纳米粒子性质;半导体纳米材料;溶胶一凝胶法;机械球磨法;磁控溅射法;静电纺丝法;微乳液法;模板法;金属有机物化学气相淀积引言 半导体材料(semiconductormaterial)是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围内)。相对于导体材料而言,半导体中的电子动能较低,有较长的德布罗意波长,对空间限域比较敏感。半导体材料空间中某一方向的尺寸限制与电子的德布罗意波长可比拟时,电子的运动被量子化地限制在离散的本征态,从而失去一个空间自由度或者说减少了一维,通常适用体材料的电子的粒子行为在此材料中不再适用。这种自然界不存在,通过能带工程人工制造的新型功能材料叫做半导体纳米材料。现已知道,半导体纳米粒子结构上的特点(原子畴尺寸小于100nm,大比例原子处于晶界环境,各畴之间存在相互作用等)是导致半导体纳米材料具有特殊性质的根本原因。半导体纳米材料独特的质使其将在未来的各种功能器件中发挥重要作用,半导体纳米材料的制备是目前研究的热点之一。本文讨论了半导体纳米材料的性质,综述了几种化学法制备半导体纳米材料的原理和特点。

2.半导体纳米粒子的基本性质 2.1表面效应 球形颗粒的表面积与直径的平方成正比,其体积与直径的立方成正比,故其比表面积(表面积/体积)与直径成反比。随着颗粒直径变小,比表面积将会显著增大,说明表面原子所占的百分数将会显著地增加。对直径大于0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计,当尺寸小于0.1微米时,其表面原子百分数激剧增长,甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米,这时的表面效应将不容忽略。 随着纳米材料粒径的减小,表面原子数迅速增加。例如当粒径为10nm 时,表面原子数为完整晶粒原子总数的20%;而粒径为1nm时,其表面原子百分数增大到99%;此时组成该纳米晶粒的所有约30个原子几乎全部分布在表面。由于表面原子周围缺少相邻的原子:有许多悬空键,具有不饱和性,易与其他原子相结合而稳定下来,故表现出很高的化学活性。随着粒径的减小,纳米材料的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大。 超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的,若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒(直径为2*10-3微米)进行电视摄像,实时观察发现这些颗粒没有固定的形态,随着时间的变化会自动形成各种形状(如立方八面体,十面体,二十面体多李晶等),它既不同于一般固体,又不同于液体,是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下,表面原子仿佛进入了“沸腾”状态,尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性,这时微颗粒具有稳定的结构状态。 因此想要获得发光效率高的纳米材料,采用适当的方法合成表面完好的半导体材料很重要。 2.2量子尺寸效应 量子尺寸效应--是指当粒子尺寸下降到某一数值时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时,导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。当半导体材料从体相减小到某一临界尺寸(如与电子的德布罗意波长、电子的非弹性散射平均自由程和体相激子的玻尔半径相等)以后,其中的电子、空穴和激子等载流子的运动将受到强量子封

半导体材料论文

砷化镓单晶的制备及应用 摘要 随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代。作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。砷化镓作为第二代III-V族化合物半导体材料,现在虽然还没有硅材料应用的普及,但它凭借着工作速度和频率上的优势也在迅速地扩大着它的使用领域。为了能让大家更好地了解砷化镓这个具有无限潜力和广阔前景的半导体单晶,我决定对砷化镓的制备工艺过程及其应用做一些介绍。 Summary As the global technologe developes fast,the world has entered the information age.To be the lifeblood of the field of information,optoelectronics and microelectronics technology undoubtedly become the focus of scientific and technological development.As the second generation of III-V compound semiconductor,Though GaAs is not as universal as Si,with the superiority of its work speed and frequency,it is expanding its field of use fast.In order to let you know GaAs better,I decide to introduce something about GaAs's preparation process and application 关键词:制备密封熔体直拉法热传递缺陷性能发展动态应用领域一、砷化镓的制备过程 随着对砷化镓使用的愈加广泛,人类对砷化镓的制备工艺也在进行着不断地研究和完善,到目前为止已经有多种砷化镓的制备工艺技术,其中最主要的要属水平布里奇曼法和液态密封法。下面我将对液态密封法制备砷化镓工艺全过程做一些介绍。 液态密封法也称LEP法或LEC法,它是目前拉制大直径III-V族化合物晶体的最重要的方法。它的大概过程是再高压炉内,将欲拉制的化合物材料盛于石英坩埚中,上面覆盖一层透明而黏滞的惰性熔体,将整个化合物熔体密封起来,然后再在惰性熔体上充以一定压力的惰性气体,用此法来抑制化合物材料的离解。 LEC法制备砷化镓单晶的工艺流程如下: 1.装料:一石英杯装Ga,一石英安瓶装As,石英坩埚中装B2O3。 2.抽真空下,B2O3加热脱水(900-1000度),Ga杯,As瓶烘烤除去氧化膜。 3.降温至600-700度,将Ga倒入坩埚内沉没在B2O3下,充Ar气。

纳米光触媒材料

新材料论文 论文题目:纳米光触媒材料的应用和发展

1、摘要 进入21世纪环境保护问题成了人们关注的热点。如何解决经济增长与保证环境无污染的社会问题,已迫在眉睫。是时,环保材料的研发和发展已成为世界各国的重要课题。 2、纳米光触媒材料定义 光触媒是以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。这种材料在紫外线的照射下可产生游离电子及空穴,因而具有很强的光氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,具有极强的防污、杀菌和除臭功能。 3、纳米光触媒材料的发展历史和原理简介 光触媒就是在光参与下发生反应的催化剂。1972年,A.Fujishima 和K.Honda在n一型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用,以此为契机,开始了多相光触媒研究的新纪元,最近以来,由于光触媒在净化气相和水中有机污染物方面的卓越表现,已成为光触媒应用的一个非常重要的领域。 二氧化钛作为一种光触媒,在光作用下能产生具有超强氧化能力的空穴/电子对,能把有机物彻底氧化为CO2和H2O,从而彻底消除污染,由于细菌和病毒也都为有机微生物,故也能将之彻底杀灭。

而本公司纳米光触媒由于其粒子在小于10nm左右,具极大的反应表面积及量子效应,氧化能力更加强大。 人们还发现,二氧化钛光触媒纳米涂层在光的作用下具超级亲水性,接触角接近为零,从而又赋予了光触媒涂层的亲水防污功能,使被涂面始终保持崭新状态,而不受污染。 光触媒就是在光的照射下(自然光,灯光),会产生类似与光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧,具有很强的氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和病毒的蛋白质,把有机污染物分解成二氧化碳和水,因而光触媒具有极强的杀菌,除臭,防霉,防污自洁等功能。氧化钛光触媒薄膜通常采用钛盐溶于乙醇溶液或溶于有机溶剂之中。用惰性气体为载体的高压喷射法,喷在经热处理后的玻璃、墙面、建材、灯罩及其他基质上形成大面积的均匀薄膜。该薄膜在阳光及紫外光的照射下产生的触媒效果。光触媒可应用于环境的净化。将氧化钛与敏化剂喷在墙壁涂料表面或喷在窗框玻璃上形成膜层,利用太阳光或室内照明光源,具有强氧化能力的氧化钛不仅可使室内污浊的空气物质分解、净化空气,尤其对医院、宾馆、候车室等空气流动性差的场所能有效杀死大肠杆菌和流感病菌。不只可以处理恶臭,而且从地板、建材、防虫剂、灭壁虫剂、福尔马林等散发出的溶剂造成的住宅综合症状群。甚至防止医院内的病毒感染、以及具有光触媒性能的照明器具、光触媒人工观叶植物、人造花、窗纸等,皆出现在市面上。连窗帘、百叶窗、壁纸、隔门、厨余用的除臭处理装

纳米材料论文:纳米材料的应用分析

纳米材料论文: 纳米材料的应用分析 摘要: 充满生机的二十一世纪,以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命,节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心,纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用,它对化工行业产生的影响是无法估量的。主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。 关键词: 纳米材料;化工领域;应用 纳米材料(又称超细微粒、超细粉末)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统,其结构既不同于体块材料,也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等,拥有一系列新颖的物理和化学特性,在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。 1 纳米材料的特殊性质 力学性质。高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳 迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。 磁学性质。当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过cm2,在这情况下,感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%,已不能满足需要,而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%,可以用于信息存储的磁电阻读出磁头,具有相当高的灵敏度和低噪音。 电学性质。由于晶界面上原子体积分数增大,纳米材料的电阻高于同类粗晶材料,甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变(SIMIT)。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。 热学性质。纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。 2 纳米材料在工程上的应用 纳米材料的小尺寸效应使得通常在高温下才能烧结的材料如Si C,BC等在纳米尺度下在较低的温度下即可烧结,另一方面,纳米材料作为烧结过程中的活性添加剂使用也可降低 烧结温度,缩短烧结时间。由于纳米粒子的尺寸效应和表面效应,使得纳米复相材料的熔点和相转变温度下降,在较低的温度下即可得到烧结性能良好的复相材料。由纳米颗粒构成的纳米陶瓷在低温下出现良好的延展性。纳米Ti O2陶瓷在室温下具有良好的韧性,在180°C下经受弯曲而不产生裂纹。纳米复合陶瓷具有良好的室温和高温力学性能,在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等方面具有广泛的应用,在许多超高温、强腐蚀等许多苛刻的环境下起着其它材料无法取代的作用。随着陶瓷多层结构在微电子器件的包封、电容器、传感器等方面的应用,利用纳米材料的优异性能来制作高性能电子陶瓷材料也成为一大热点。有人预计纳米陶瓷很可能发展成为跨世纪新材料,使陶瓷材料的研究出现一个新的飞跃。纳米颗粒添加到玻璃中,可以明显改善玻璃的脆性。无机纳米颗粒具有很好的流动性,可以用来制备在某些特殊场合下使用的固体润滑剂。 3 纳米材料在在催化方面的应用 催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用,它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低,而且其制备是凭经验进行,不仅造成生产原料的巨大浪费,使经济效益难以提高,而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多,

纳米半导体材料在微电子技术中的应用探究

纳米半导体材料在微电子技术中的应用探究 摘要 本文先简短介绍了纳米材料的几种量子效应,而后根据半导体发展国际技术路线图(ITRS)所提出的特征尺度减小给微电子技术带来的问题,重点介绍了碳纳米管和石墨烯两种有望突破物理极限束缚的新型纳米半导体材料。作为科普性的探究论文,本文没有深究物理、化学机理,而是将重点放在两者在后摩尔时代的微电子技术应用上,指出了两者在集成电路、纳电子器件甚至太赫兹技术、量子信息学中的可能应用。 关键词:碳纳米管石墨烯纳米材料微电子技术 Abstract This paper briefly introduces the quantum mechanism of nano-semiconductor-materials, and then introduces particularly Carbon Nanotube and Graphene as two possible solutions to the physical limitations to the microelectronics, proposed by the International Technology Roadmap for Semiconductors. As a paper aimed at introduction, we focus on the applications of the two materials rather than their theoretical principles and points out their possible prospects in integrated circuits, nano-microelectronic devices, Terahertz technology, and quantum information. Key words: Carbon Nanotube Graphene Nano-materials microelectronics

半导体材料ZnO专题介绍

深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用) 二○~二○学年度第学期 课程编号课程名称主讲教师评分学号姓名专业年级 教师评语: 题目:

目录 摘要 (4) 1.ZnO的发展历史与基本性质 (5) 1.1 ZnO的发展历史 (5) 1.2 ZnO的基本性质 (5) 1.2.1 ZnO的晶体结构 (5) 1.2.2 ZnO的物理化学性质 (6) 1.2.3 ZnO的其他性质 (7) 1.2.3.1 紫外受激发射特性 (7) 1.2.3.2透明导体特性 (8) 1.2.3.3 气敏性 (8) 1.2.3.4 压敏特性 (8) 1.2.3.5 P-N结特性 (9) 1.2.3.6压电特性 (9) 2.ZnO的原料的获取与提纯 (10) 2.1原料的获取 (10) 2.2原料的提纯 (11) 2.2.1直接法(美国法) (11) 2.2.2间接法(法国法) (11) 2.2.3化学湿法 (12) 3.ZnO的单晶的制备 (13) 3.1水热法 (13) 3.2 化学气相输运法 (14) 4.ZnO的薄膜的制备 (16) 4.1 脉冲激光沉积法PLD (16) 4.2 金属有机物气相外延法MOCVD (17) 4.3 喷雾热解法 (17) 4.4磁控溅射法 (18)

4.5溶胶-凝胶法Sol-gel (19) 5.ZnO的应用与前景 (21) 5.1ZnO的应用方向 (21) 5.1.1短波长发光材料 (21) 5.1.2氮化镓薄膜的缓冲层 (22) 5.1.3集成光学 (22) 5.1.4电声器件与声光器件 (22) 5.1.5 传感器和高效率器件 (22) 5.2 ZnO的问题与挑战 (23) 5.3 ZnO的前景 (24) 谢辞 (25) 参考文献 (26)

半导体材料论文

1半导体材料的战略地位 上世纪中叶,单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命;上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明,促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业,使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功,彻底改变了光电器件的设计思想,使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用,将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路,必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式,彻底改变人们的生活方式。 2几种主要半导体材料的发展现状与趋势 2.1硅材料 从提高硅集成电路成品率,降低成本看,增大直拉硅(CZ-Si)单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ-Si发展的总趋势。目前直径为8英寸(200mm)的Si单晶已实现大规模工业生产,基于直径为12英寸(300mm)硅片的集成电路(IC‘s)技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm,0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产,300mm,0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功,直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。 从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看,研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外,SOI材料,包括智能剥离(Smart cut)和SIMOX材料等也发展很快。目前,直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功,更大尺寸的片材也在开发中。 理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题,更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料(如用Si3N4等来替代SiO2),低K介电互连材料,用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI 的集成度、运算速度和功能,但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此,人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外,还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料,特别是二维超晶格、量子阱,一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等,这也是目前半导体材料研发的重点。 2.2 GaAs和InP单晶材料 GaAs和InP与硅不同,它们都是直接带隙材料,具有电子饱和漂移速度高,耐高温,抗辐照等特点;在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路,特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。 目前,世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨,其中以低位错密度的垂直梯度凝固法(VGF)和水平(HB)方法生长的2-3英寸的导电GaAs衬底材料为主;近年来,为满足

半导体纳米材料研究进展与应用

半导体纳米材料研究进展与应用 摘要: 介绍了半导体纳米材料的研究进展、制备方法的若干进展和应用前景。 关键词: 半导体纳米材料研究进展应用 1引言 20 世纪是物理学推动高新技术飞速发展的世纪, 人类已从控制与利用大量微观粒子系统的时代进入了控制与利用单个微观粒子的时代。纳米技术是世纪之交发展起来的新技术, 是在0.1~100nm 尺度空间内, 研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新的高技术科学Z。它的目标是人类按照自己的意志直接操纵单个电子、原子等粒子, 制造出具有特定功能的产品.目前, 人们已制造了各种各样的纳米材料, 例如: 纳米金属材料、纳米半导体材料、纳米氧化物材料、纳米陶瓷材料、纳米有机材料等. 其中半导体纳米材料对未来社会信息化的产生有至关重要的影响. 2半导体纳米材料 相对于金属材料而言, 半导体中的电子动能较低, 有较长的德布罗意波长, 因而对空间的限制比较敏感. 电子的德布罗意波长入与其动能 E 的关系为入=h^2/在纸上(其中m*是半导体中电子的有效质量, h 是普朗克常量) 。当空间某一方向的尺度限制与电子的德布罗意波长可比拟时, 电子的运动就会受限, 而被量子化地限制在离散的本征态, 从而失去一个空间自由度或者说减少了一维。因此, 通常在体材料中适用的电子的粒子行为在此材料中不再适用, 这种新型的材料称为半导体低维结构, 也称为半导体纳米材料【1】。 1966 年, Fuou ler 等人[2]首次令人们信服地证实了在Si/S iO 2 界面处存在二维电子气,从此拉开了半导体低维结构研究的序幕. Si-MO SFET[3]可以认为是对载流子实现一个维度方向限制最早的固体结构.在这个系统中, 由于Si 和SiO 2 界面导带的不连续, 形成一个三角势阱, 将电子限制在其中, 使其既不能穿过氧化层, 也不能进入Si 的体内, 电子的运动被限制在二维界面内. 随着微加工技术的发展和分子束外延技术(MBE )、金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)、液相外延(L PE)、气相外延(V PE)等技术的应用, 人们可以制造出更多的二维电子气系统Z 它是由两种具有不同带隙的半导体材料构成, 一般要求这两种材料结构相同, 并且晶格常量接近, 以获得原子级光滑的界面。MBE 和MOCVD 的一个重要特征是可以制备量子尺寸的多层结构, 其控制精度可达单原子层量级〔4〕。这些结构可分为量子阱(QW ) 和超晶格(SL ) 。1970 年, Esak i 和T su 〔5〕在寻找具有负微分电阻的新器件时, 提出了全新的“半导体超晶格”概念Z 如果势垒层厚度足够宽, 使得相邻阱内电子波函数没有相互作用, 即被称为量子阱.反之, 如果相邻阱内电子波函数有较强的相互作用, 即相当于在晶格周期场上叠加一个多层结构的超晶格周期场, 则被称为超晶格。从此, 对半导体量子阱和超晶格等半导体微结构的材料和器件的研究成为近20 多年来半导体物理学中最重要、最活跃的研究领域之一。 1978 年D ingle〔6〕等人对异质结中二维电子气沿平行于界面的输运进行了研究, 发现了电子迁

纳米光触媒JR05的正确使用方法

纳米光触媒JR05的正确使用方法 纳米光触媒是指在光照下,自身不发生化学变化,却可以促进化学反应的物质,其功能就象光合作用中的叶绿素。锐钛型纳米TiO2 为主要成分的超活性JR05是最主要的光触媒材料,当其吸收太阳光 或其他光源中的能量后,粒子表面的电子被激活,逸离原来的轨道, 同时表面生成带正电的空穴。逸出的电子具有强还原性,空穴则具有 强氧化性,两者与空气中的水气反应后会生成活性氧和氢氧自由基。 活性氧、氢氧自由基能将大部分有机物、污染物、臭气、细菌等氧化 分解成无害的二氧化碳和水。 纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术,用于环境净化,自清洁材料,先进新能源,癌症医疗,高效率抗菌等多个前沿领域。 本文主要介绍纳米光触媒JR05在日光下水溶液的正确使用方法:(1)二氧化钛光触媒JR05为粒径大小约为5纳米,制成中性水溶液后为不发生沉淀的澄清液体,长时间放置会不发生沉淀是合格的光触 媒溶液具备很好光催化作用。 (2)JR05溶液喷涂在瓷砖,墙面,玻璃,金属,塑料等表面,水分干燥后纳米颗粒会密着在表面,不会有剥落现象。 (3)JR05不适合直接喷涂在空气中,以免形成的粉尘吸入人体,对肺部造成危害。 (4) JR05光触媒溶液并非消毒水,因此不适合直接喷在身上,以免因皮肤附着性不佳,造成纳米粒子剥落,因而吸入肺部造成危害。

(5) JR05配合照射紫外光效果会更好,因此若喷涂在室内,应打开窗户,让日光照射进来。若是没有日光照射的室内或夜晚,可以 使用家用捕蚊灯照射,以加强紫外线来源,一般白炽灯也含有较低强 度的紫外光来源,但必须近距离照射,光触媒效果会更好。 (6) JR05光触媒和污物表面结合越紧密效果越好,因此喷涂后只有最表面的颗粒才能吸收分解污物,为保证JR05的光催化效果, 故喷涂时表面的均匀性最为重要,喷的均匀比喷得多效果会更好。

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